ОЦЕНКА ОСТАТОЧНОГО РЕСУРСА ОБОЛОЧКОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Юлия Сергеевна Ковшова

Аннотация


В статье представлен обзор фундаментальных и прикладных исследований по проблемам прочности, ресурса и безопасной эксплуатации технологического оборудованияоболочковой конструкции.Определение остаточного ресурса эксплуатируемого объекта относится к классу задач индивидуального прогнозирования и включает решение таких научно-технических проблем, как оценка текущего состояния и развитие этого состояния в ближайшем будущем, оценка вероятностей наступления отказов и прогнозирование аварийных ситуаций, оценка риска по отношению к опасным аварийным ситуациям. В процессе эксплуатации оборудования неизбежны колебания состава сырья и реагентов, колебания регулируемых параметров (температуры, давления, расхода).Подобные изменения термосиловых факторовобусловливают возникновение квазистатического режима нагружения конструкции. Исследования закономерностей изменения физико-механических свойств материалов оболочковых конструкций под действием различных эксплуатационных факторов и видов нагружения показывают, что конструкционные материалы являются самоорганизованными системами, которые реагируют на изменение внешней нагрузки, путем непрерывного изменения кристаллической структуры и поэтапного изменения механизма адаптации к внешнему воздействию. Проведенный анализ исследований в области оценки ресурса технологического оборудования показывает, что одним из перспективных направлений развития методов комплексной оценки технического состояния оболочковых конструкций, наряду с изучением влияния циклических нагрузок и других эксплуатационных факторов, является исследование влияния длительного квазистатического нагружения на физические параметры (скорость ультразвуковых волн, напряженность постоянного магнитного поля и др.) и механические свойства материала.

Ключевые слова


оболочковые конструкции;остаточный ресурс;прочность;надежность;квазистатическое нагружение;малоцикловое нагружение;накопление повреждений;предельное состояние;конструкционный материал;напряжение;деформация;скорость ультразвуковых волн;напряженность магнитного поля;напряжение отклика электрического сигнала;твердость;поверхность;неразрушающий контроль;предел прочности;предел текучести;механизмы адаптации;микроструктура;технологическое оборудование;

Полный текст:

PDF

Литература


РД 26.260.004-91. Руководящий документ. Методические указания. Прогнозирование остаточного ресурса оборудования по изменению параметров его технического состояния при эксплуатации: утв. и введен в действие Концерном «Химнефтемаш» 01.01.1992. - Режим доступа: URL: http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=ESU;n=23003.

Махутов, Н.А. Ресурс безопасной эксплуатации сосудов и трубопроводов / Н.А. Махутов, В.Н. Пермяков. - Новосибирск: Наука, 2005. - С. 227-229.

Шубин, В.С. Надежность оборудования химических и нефтеперерабатывающих производств: учеб.пособие для вузов / В.С. Шубин, Ю.А. Рюмин. - М.: Химия, КолосС, 2006. - 359 с.

РД 03-421-01. Методические указания по проведению диагностирования технического состояния и определению остаточного срока службы сосудов и аппаратов: утв. постановлением Госгортехнадзора России от 06.09.2001 № 39. - Сер. 03. Вып. 17 - М.: ФГУП «Научно-технический центр по безопасности в промышленности Госгортехнадзора России», 2002. - 136 с.

Методика диагностирования технического состояния и определения остаточного ресурса технологического оборудования нефтеперерабатывающих, нефтехимических производств (ДиОР-05). - Волгоград: ВНИИКТИнефтехимоборудование, 2006. - 90 с.

Гусенков, А.П., Малоцикловая прочность оболочечных конструкций / А.П. Гусенков, Г.В. Москвитин, В.Н. Хорошилов. - М.: Наука, 1989. - 254 с.

Махутов, Н.А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность: В 2 ч. / Н.А. Махутов. - Новосибирск: Наука, 2005. - Ч. I: Критерии прочности и ресурса. - 494 с.

Махутов, Н.А. Конструкционная прочность, ресурс и техногенная безопасность: В 2 ч. / Н.А. Махутов. - Новосибирск: Наука, 2005. - Ч. 2: Обоснование ресурса и безопасности. - 610 с.

Исследования прочности при малоцикловом нагружении. Серия из 8 книг. Под ред. С.В. Серенсена, Н.А. Махутова, М.М. Гаденина. М.: Наука, 1975-2006.

Махутов, Н.А. Прочность и безопасность: фундаментальные и прикладные исследования. - Новосибирск: Наука, 2008. - 528 с.

Ковшова, Ю.С. Влияние квазистатических режимов нагружения на прочность сосудов, работающих под давлением / Ю.С. Ковшова, И.Р. Кузеев, Е.А. Наумкин, Н.А. Махутов, М.М. Гаденин // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2014. - Том 80. - № 9. - С. 50-55.

Гумеров, А.Г. Безопасность длительно эксплуатируемых магистральных нефтепроводов: научное издание / А.Г. Гумеров, Р.С. Гумеров, К.М. Гумеров. - М.: Недра-Бизнесцентр, 2003. - 310 с.

Абдуллин, И. Г. Определение малоцикловой усталостной долговечности материалов металлоконструкций по кинетике изменения микродеформации кристаллической решетки / И.Г. Абдуллин, Д.Е. Бугай, Э.М. Гутман // Известия вузов. Нефть и газ. - 1984. - № 7. - С. 83-87.

Абдуллин, И.Г. Коррозионно-механическая стойкость нефтегазовых трубопроводных систем: диагностика и прогнозирование долговечности: производственно-практическое издание / И.Г. Абдуллин, А.Г. Гареев, А.В. Мостовой. - Уфа: Гилем, 1997. - 177 с.

Зайнуллин, Р.С. Ресурс нефтехимического оборудования с механической неоднородностью: научное издание / Р.С. Зайнуллин, О.А. Бакши, Р.С. Абдуллин. - М.: Недра, 1998. - 268 с.

Зайнуллин, Р.С. Повышение ресурса нефтепроводов / Р.С. Зайнуллин, А.Г. Гумеров. - М: Недра, 2000. - С. 380-401.

Бакиев, А.В. Тонкоструктурные изменения металла длительно эксплуатируемых трубопроводов системы газоснабжения: научное издание / А.В. Бакиев, В.А. Сандаков; АН РБ, Отд-ние наук о земле и природных ресурсов. - Уфа: Гилем, 2008. - 134 с.

Пат. 2413195 Российская федерация, МПКG01N3/00 (2006.01). Способ определения остаточного ресурса трубопроводов/ Сандаков В.А., Бакиев А.В.; заявитель и патентообладатель: негосударственное профессиональное образовательное учреждение Инженерный Центр «Техника». - № 2009127940/28; заявл. 20.07.2009; опубл. 27.02.2011, Бюл.№ 6. - 7 с.

Кузеев, И.Р. Старение металла реакторов установок замедленного коксования/ И.Р. Кузеев, М.В. Кретинин, А.В. Грибанов и др. // Химическое и нефтяное машиностроение. - 1984. - № 1. - С. 17-19.

Кузеев, И.Р. Долговечность реакторов установок замедленного коксования / И.Р. Кузеев, Е.А. Филимонов, Ю.М. Абызгильдин, В.М. Кретинин. - М.: ЦНИИТЭнефтехим, 1986. - 56 с.

Закирничная, М.М. Образование фуллеренов в процессе диффузии углерода в структуру стали / М.М.Закирничная, И.Р.Кузеев, О.И.Ткаченко // Известия вузов. Нефть и газ. - 2001. - N2.-С.112-119. - С. 2001.

Mukhametzyanov, I.Z. Structural organization of petroleum disperse systems/ I.Z. Mukhametzyanov, I.R. Kuzeev, V.G. Voronov, S.I. Spivak // Doklady Physical Chemistry. - 2002. - Т. 387. - № 1-3. - С. 284-286.

Баязитов, М.И. Формирование признаков кристаллических тел в потенциально аморфных системах / М. И. Баязитов, А.Н. Васильев, В.А. Гафарова, И.Р. Кузеев, Д.К. Никифорова // Известия вузов. Нефть и газ. - 2014. - С. 82-86.

Закирничная, М.М. Анализ изменения структуры и свойств стали 20 в условиях длительной эксплуатации / М. М. Закирничная, И.Р. Кузеев, В.К. Бердин, Н.Ю. Кириллова // Известия вузов. Нефть и газ. - 2006. - №4. - С. 75-82.

Кузеев, И. Р. Взаимосвязь механического поведения разнородных сварных соединений с морфологией их усталостных изломов / И. Р. Кузеев, Е. В. Пояркова, Е. А. Наумкин // Нефтегазовое дело. - 2011. - Т.9. - №2. - С. 80-86.

Kuzeev, I.R. Wearresistanceofsteel 20 afterthermochemicaltreatmentinfluidpetroleumpitch / I.R. Kuzeev, S.V. Popova, R.F. Fazlyakhmetov // Journal of Friction and Wear. - 2011. - Vol. 32, № 3. - P. 186-191.

Kuzeev, I.R. Change in mechanical properties of two-layer steel 16GS+08KH13 in the process of long-term operation / I.R. Kuzeev, G.E. Zakirnichnyi, L.F. Zakirova // Metal Science and Heat Treatment. - 2009. - Т. 51. - № 9-10. - С. 450-453.

Kuzeev, I.R. Estimation of 20CR23NI18 steel properties degradation in real time / I.R. Kuzeev, A.G. Chirkova, L.G. Avdeeva, E.A Haerlanamova //Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2005. - Т. 71. - № 9. - С. 56-59.

Кузеев, И. Р.Изучение закономерности диффузии углерода в поверхностный слой стали 12Х18Н10Т / И. Р. Кузеев, С. В. Попова, А. Н. Васильев // Литье и металлургия. - 2012. - №3. - С. 346-348.

Халимов, А.Г., Зайнуллин P.С., Халимов А.А. Особенности оценки ресурса безопасной эксплуатации оборудования для переработки нефти / А.Г. Халимов, P.С. Зайнуллин, А.А. Халимов// Безопасность жизнедеятельности. - 2008. - № 2. - С. 6-11.

Халимов, А.Г. Техническая диагностика и оценка ресурса нефтегазохимического оборудования: учебное пособие / А.Г. Халимов, Р.С. Зайнуллин, А.А. Халимов. - СПб.: Недра, 2012. - 568 с.

Наумкин, Е.А. Методология прогнозирования ресурса нефтегазового оборудования, эксплуатируемого в условиях циклического нагружения, на стадии проектирования и эксплуатации: дис.. д-ра техн. наук: 05.02.13 / Евгений Анатольевич Наумкин; УГНТУ. - Уфа: Изд-во УГНТУ, 2011. - 250 с.

Демченко, А.А. Взаимосвязь деформационного рельефа поверхности и степени поврежденности стали при малоцикловом нагружении / А.А. Демченко, М.В.Демченко, А.В.Сисанбаев, Е.А.Наумкин, И.Р. Кузеев // Химическая физика и мезоскопия. - 2012. - Т.14 - №3. - С. 426-429.

Кузеев, И.Р. Особенности распределения магнитных свойств в материале оболочковой конструкции на начальном этапе циклического нагружения / И. Р. Кузеев,Е.А.Наумкин, А.В. Самигуллин, М.З.Зарипов // Нефтегазовое дело: электрон.науч. журнал. - 2015. - № 1. - С. 261-274

Самигуллин, А.В. Мультифрактальная параметризация результатов твердометрии материала оболочковой конструкции, подверженной циклическому нагружению / А. В. Самигуллин,Е.А. Наумкин, И.Р. Кузеев, А.Н. Тепсаев // Нефтегазовое дело: электрон.науч. журнал. - 2015. - № 2. - С. 323-338.

Кузеев, И.Р. Изменения механических характеристик материала гибких насосно-компрессорных труб в условиях циклического нагружения / И.Р. Кузеев, Е.А. Наумкин, Р.Р. Кудашев, А.А. Рябов, В.В. Коновалов// Научные труды НИПИ Нефтегаз ГНКАР. - 2015. - Т. 2, № 2.

Самигуллин, А.В. Расчетно-экспериментальное определение предельного состояния материала оболочковой конструкции, подверженной малоцикловому нагружению / А.В. Самигуллин, Е.А. Наумкин, И.Р. Кузеев // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. 2014. № 5. С. 404-419.

Бикбулатов, Т.Р. Оценка остаточного ресурса оборудования и предельного состояния конструкционных материалов при усталостном нагружении по результатам электромагнитных измерений: дис. … канд. техн. наук: 05.26.03 / Тимур Ринатович Бикбулатов; УГНТУ. - Уфа, 2011. - 102 с.

Мотова, Е.А. О возможности ультразвукового контроля компрессорных лопаток после эксплуатации и ремонта/ Е. А. Мотова, Н. Е. Никитина // Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика С.П. Королёва (национального исследовательского университета). - 2011. - № 3-2. -С. 52-56.

Ультразвук. Маленькая энциклопедия / глав.ред. И. П. Голямина. - М.: «Советская энциклопедия», 1979. - 400 с.

Неразрушающий контроль: справочник: В 7 т. Под общ.ред. В.В. Клюева. Т. 3: Ультразвуковой контроль / И.Н. Ермолов, Ю.В. Ланге. - М.: Машиностроение, 2004. - 864 с.

Гайдукевич А.К. Повышение качества акустико-эмиссионного контроля сосудов, работающих под давлением, в нефтепереработке и нефтехимии: дис. … канд. техн. наук: 05.02.13 / Александр Константинович Гайдукевич; УГНТУ. - Уфа, 2001. - 89 с.

Гурвич, А.К. Ультразвуковой контроль сварных швов: научное издание / А.К. Гурвич, И.Н. Ермолов. - Киев: Техника, 1972. - 460 с.

Муравьев В. В. Механизм взаимосвязи скорости ультразвуковых колебаний и структуры сталей и сплавов // Неразрушающие физические методы и средства контроля. - М.: МНПО «Спектр», 1987. - Ч. 1. - С. 62.

Муравьев, В.В. Взаимосвязь структуры и механических свойств инструментальной углеродистой стали со скоростью распространения ультразвуковых колебаний/ В.В. Муравьев, Л.Б. Зуев, А.П. Бялуга // Техническая диагностика и неразрушающий контроль. - 1992. - № 2. - С. 69-71.

Муравьев, В.В. Скорость звука и структура сталей и сплавов / В.В. Муравьев, Л.Б. Зуев, К.Л. Комаров. - Новосибирск: Наука. Сибирская изда-тельская фирма РАН, 1996. - 184 с.

Зуев Л.Б. Зависимость скорости ультразвука от действующего напряжения при пластическом течении поликристалла / Зуев Л. Б., Семухин Б. С., Бушмелева К. И. // Журнал технической физики. - 1999. - Т. 69. - вып. 12. - С. 100-101.

Семухин, Б.С. Скорость ультразвука в низкоуглеродистой стали, деформируемой на нижнем пределе текучести / Б.С. Семухин, Л.Б. Зуев, К.И. Бушмелева //Прикладная механика и техническая физика. - 2000. - Т. 41. - № 3. - С. 197-201.

Зуев Л.Б. Изменение скорости ультразвука при пластической деформации Al / Л.Б. Зуев, Б.С. Семухин, К.И. Бушмелева // Журнал технической физики, 2000. - Т. 70. - вып. 1. - С. 52-56.

Прохоров, А.В. Оценка долговечности аппаратов, подверженных действию циклических нагрузок по изменению акустических и магнитных свойств стали: дис. … канд. техн. наук: 05.02.13 / Андрей Владимирович Прохоров; УГНТУ. - Уфа, 2002. - 102 с.

Щипачев, А.М. Изменение закона распределения скорости ультразвуковых волн при циклическом нагружении стали 09Г2С в малоцикловой области / А.М. Щипачев, Е.А. Наумкин, И.Р. Кузеев // Вестник УГАТУ. - 2012. - Т.16, №5. - С. 89-92.

Наумкин, Е.А. Двухпараметрический контроль различных стадий упругопластического нагружения образцов из стали 09Г2С /Е.А. Наумкин, Э.Р. Юмаева, Т.Р. Бикбулатов, М.И Кузеев // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. - 2011. - № 5. - С. 388-393.

Бикбулатов, Т.Р. Оценка предельного состояния стали по параметрам переменного электрического сигнала // Нефтегазовое дело: электрон.науч. журн. - 2011. - №5. - С. 394-399. URL: http://www.ogbus.ru/authors/Naumkin/Naumkin_2.pdf.

Наумкин, Е.А. Оценка предельного состояния стали по параметрам переменного электрического сигнала/ Е.А. Наумкин, Т.Р. Бикбулатов, М.И Кузеев // Электронный научный журнал Нефтегазовое дело. - 2011. - № 5. - С. 394-399.

Кузеев, И.Р. Оценка адаптивных свойств металла по изменению его магнитных характеристик для определения ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования / И.Р. Кузеев, Е.А. Наумкин, О.Г. Кондрашова // Нефтегазовое дело: науч. техн. журн. 2006. - Т.1. - № 4. - С. 124-133.

Кондрашова, О.Г. Определение ресурса безопасной эксплуатации нефтегазового оборудования путем оценки адаптивных свойств металла по изменению его магнитных характеристик: дис.. канд. техн. наук: 05.26.03/ Оксана Геннадьевна Кондрашова; УГНТУ. - Уфа, 2006. - 107 с.

Михеев, М.Н. Связь магнитных свойств со структурным состоянием вещества (физическая основа магнитного структурного анализа) / М.Н. Михеев, Э.С. Горкунов // Дефектоскопия. - 1981. - № 8. -С. 5-22.

Горкунов, Э.С. Применение магнитных и электромагнитно-акустических методов для оценки пластической деформации при циклическом нагружении отожженной среднеуглеродистой стали/ Э.С. Горкунов, Р.А. Саврай, А.В. Макаров, С.М. Задворкин, С.В. Смирнов, С.А. Роговая, М.Н. Соломеин //Дефектоскопия. - 2006. - № 5. - С. 29-36.

Власов, В.Т. Физические основы метода магнитной памяти металла/ В.Т. Власов, А.А. Дубов. - Издательство - ЗАО «Тиссо», 2004. - 424 с.

Дубов, А.А. Способ определения предельного состояния металла и ресурса оборудования с использованием параметров магнитной памяти металла/ А.А. Дубов // Контроль. Диагностика. - 2004. - № 1 - С. 8-16.

Баширов, М.Г. Обеспечение безопасности эксплуатации и оценка ресурса оборудования для переработки нефти электромагнитными методами диагностики: дис.. д-ра техн. наук: 05.26.03 / Мусса Гумерович Баширов; УГНТУ. - Уфа: [б. и.], 2002. - 361 с.

Шарипкулова, А. Т. Разработка метода оценки предельного состояния металла технологических трубопроводов по электромагнитным параметрам: дис.. канд. техн. наук : 05.26.03, 05.02.01 / Айгуль Тимирьяновна Шарипкулова ; УГНТУ, каф. МАХП. - Уфа: [б. и.], 2009. - 110 с.

Пенкин, А.Г. Оценка остаточного ресурса работоспособности трубных сталей с использованием методов акустической эмиссии и кинетической микротвердости / А.Г. Пенкин, В.Ф. Терентьев, Л.И. Маслов. - М.: Интерконтакт Наука, 2004. - 70 с.

Рубцов, А.В. Разработка метода оценки технического состояния труб змеевиков реакционных печей: дис. … канд. техн. наук. 05.02.13 / Алексей Вячеславович Рубцов; УГНТУ. - Уфа: 2007. - 150 с.

Трякина, Н.Ю. Деградация структуры и изменение механических свойств металла пароперегревателей: дис.. канд. техн. наук: 05.16.09 / Надежда Юрьевна Трякина; УГНТУ - Уфа, 2010. - 187 с.

Иванова, В.С. Количественная фрактография. Усталостное разрушение: научное издание / В.С. Иванова, А.А. Шанявский. - Челябинск: изд-во «Металлургия», Челябинское отделение, 1988. - 400 с.

Иванова, В.С. Синергетика и фракталы в материаловедении: научное издание / В.С. Иванова, А.С. Баланкин, И.Ж. Бунин, А.А Оксогоев. - М.: Наука, 1994. - С. 130-138.

Иванова, B.C. О связи стадийности процессов пластической деформации с фрактальной структурой, отвечающей смене масштабного уровня деформации / В.С. Иванова, А.А. Оксогоев // Физическая мезомеханика. - 2006. - Т.9. - № 6. - С. 17-27

Панин, В.Е. Структурные уровни деформации твердых тел / В.Е. Панин, Ю.В. Гриняев, Т.Ф. Елсукова, А.Г. Иванчин // Изв. вузов. Физика. - 1982. - Т. 25. - № 6. - С. 5-27.

Панин, В.Е. Масштабные уровни гомеостаза в деформируемом твердом теле / В.Е. Панин, Л.Е. Панин // Физическая мезомеханика. - 2004. - Т. 7. - №4. - С. 5-23.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.